Kondensasi DNA

Kondensasi DNA mengacu pada proses pemadatan molekul DNA secara in vitro atau in vivo.^[1] Rincian mekanisme pengepakan DNA sangat penting bagi fungsinya dalam proses regulasi gen dalam sistem kehidupan. DNA terkondensasi sering kali memiliki sifat mengejutkan yang tidak dapat diprediksi sehingga kondensasi DNA in vitro berfungsi sebagai sistem model untuk banyak proses fisika, biokimia, dan biologi.^[2] Selain itu, kondensasi DNA memiliki banyak potensi untuk diterapkan dalam kedokteran dan bioteknologi.^[1]

Diameter DNA sekitar 2 nm, sedangkan panjang molekul tunggal yang diregangkan bisa mencapai beberapa lusin sentimeter tergantung pada jenis organisme. Banyak karakteristik pilinan ganda DNA berkontribusi pada sifat kekakuannya yang besar, termasuk sifat mekanik tulang punggung gula-fosfat, tolakan elektrostatis di antara fosfat (DNA mengandung rata-rata satu muatan negatif elementer per setiap 0,17 nm dari pilinan ganda), interaksi susun di antara basis masing-masing unting, dan interaksi antar-unting. DNA merupakan salah satu polimer alami terkuat, tetapi juga merupakan salah satu molekul terpanjang. Artinya, pada jarak yang jauh, DNA dapat dianggap sebagai tali yang fleksibel, dan dalam skala pendek sebagai batang yang kaku. Seperti selang taman, DNA yang dibongkar secara acak akan menempati volume yang jauh lebih besar dibandingkan saat dikemas secara teratur. Secara matematis, bagi rantai fleksibel yang tidak berinteraksi yang menyebar secara acak dalam tiga dimensi, jarak ujung ke ujung akan diskalakan sebagai akar kuadrat dari panjang polimer. Untuk polimer nyata seperti DNA, hal ini hanya memberikan perkiraan yang sangat kasar; hal yang penting adalah bahwa ruang yang tersedia untuk DNA in vivo jauh lebih kecil daripada ruang yang akan ditempati dalam kasus difusi bebas dalam larutan. Untuk mengatasi kendala volume, DNA dapat mengemas dirinya sendiri dalam kondisi larutan yang sesuai dengan bantuan ion dan molekul lain. Biasanya, kondensasi DNA didefinisikan sebagai "runtuhnya rantai DNA yang diperpanjang menjadi partikel yang padat dan teratur yang hanya mengandung satu atau beberapa molekul".^[3] Definisi ini berlaku untuk banyak situasi in vitro dan juga dekat dengan definisi kondensasi DNA pada bakteri sebagai "adopsi dari keadaan yang relatif terkonsentrasi dan padat, yang menempati sebagian kecil dari volume yang tersedia".^[4] Pada eukariota, ukuran DNA dan jumlah molekul lain yang berpartisipasi jauh lebih besar, dan molekul DNA membentuk jutaan partikel nukleoprotein yang tersusun, yaitu nukleosom, yang merupakan tingkatan pertama dari banyak tingkat pengepakan DNA.^[5]